Схема короткого замыкания. Короткое замыкание: причины, последствия и меры предотвращения

Что такое короткое замыкание в электрической цепи. Каковы основные причины возникновения КЗ. Какие опасности представляет короткое замыкание. Как предотвратить и найти короткое замыкание в проводке. Какие существуют защитные устройства от КЗ.

Что такое короткое замыкание и почему оно возникает

Короткое замыкание (КЗ) — это аварийный режим работы электрической цепи, при котором происходит непреднамеренное соединение разнопотенциальных точек цепи через малое сопротивление. В результате в цепи резко возрастает сила тока, что может привести к серьезным последствиям.

Основные причины возникновения короткого замыкания:

• Повреждение изоляции проводов из-за механических воздействий, старения, перегрева
• Попадание влаги на неизолированные токоведущие части
• Ошибки при монтаже электропроводки
• Повреждение изоляции грызунами
• Неисправности в электроприборах

При коротком замыкании сопротивление участка цепи резко снижается, что приводит к многократному увеличению силы тока. Это вызывает сильный нагрев проводников и может стать причиной пожара.

Виды коротких замыканий в электросетях

В зависимости от характера повреждения различают следующие виды КЗ:

• Однофазное — замыкание одной фазы на землю или нулевой провод
• Двухфазное — соединение двух фаз между собой
• Трехфазное — соединение всех трех фаз
• Междуфазное — соединение двух фаз через землю

Наиболее частым (до 65% случаев) является однофазное замыкание. Трехфазное КЗ наиболее опасно, так как вызывает максимальные токи, но встречается редко (около 5% случаев).

Опасные последствия короткого замыкания

Короткое замыкание представляет серьезную опасность для электрооборудования и людей. Основные негативные последствия КЗ:

• Риск возникновения пожара из-за перегрева проводки
• Выход из строя электроприборов
• Поражение человека электрическим током
• Отключение электроснабжения
• Механические повреждения оборудования из-за электродинамических усилий

Чтобы избежать этих опасностей, необходимо своевременно выявлять и устранять причины возникновения коротких замыканий, а также использовать надежные средства защиты.

Способы обнаружения короткого замыкания

Выявить КЗ в электропроводке можно следующими методами:

1. Визуальный осмотр — позволяет обнаружить явные повреждения изоляции, обгоревшие участки
2. Прозвонка проводки мультиметром — выявляет места с нулевым сопротивлением
3. Использование специального прибора — индикатора короткого замыкания
4. Поиск по характерному запаху гари
5. Метод последовательного отключения потребителей для локализации проблемного участка

При самостоятельном поиске КЗ важно соблюдать правила электробезопасности. В сложных случаях лучше обратиться к профессиональному электрику.

Защита электросети от коротких замыканий

Для защиты от КЗ используются различные автоматические устройства:

• Плавкие предохранители — разрушаются при превышении допустимого тока
• Автоматические выключатели — отключают цепь при коротком замыкании
• УЗО (устройства защитного отключения) — реагируют на утечку тока
• Дифференциальные автоматы — сочетают функции УЗО и автомата

Правильно подобранные и установленные защитные устройства позволяют быстро обесточить аварийный участок цепи и предотвратить серьезные последствия КЗ.

Профилактика коротких замыканий

Чтобы снизить риск возникновения КЗ, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• Своевременно заменять старую изношенную проводку
• Не допускать механических повреждений кабелей
• Защищать проводку от воздействия влаги
• Правильно рассчитывать нагрузку на сеть
• Использовать качественные электроустановочные изделия
• Регулярно проводить осмотр и диагностику электропроводки

Соблюдение этих простых правил поможет избежать аварийных ситуаций и обеспечить безопасную эксплуатацию электросети.

Действия при обнаружении короткого замыкания

Если вы столкнулись с признаками КЗ, необходимо действовать следующим образом:

1. Немедленно обесточить аварийный участок сети
2. Визуально осмотреть проводку и приборы на предмет повреждений
3. Локализовать место КЗ с помощью приборов или методом исключения
4. Устранить причину замыкания (заменить поврежденный участок кабеля, розетку и т.д.)
5. Проверить исправность защитных устройств
6. Включить электропитание и убедиться в отсутствии проблемы

При отсутствии навыков работы с электрооборудованием лучше вызвать квалифицированного специалиста для устранения КЗ.

Заключение

Короткое замыкание — это серьезная проблема, которая может привести к пожару и другим опасным последствиям. Чтобы избежать КЗ, необходимо соблюдать правила монтажа и эксплуатации электропроводки, своевременно проводить профилактику и использовать надежные средства защиты. Внимательное отношение к состоянию электросети позволит обеспечить ее безопасную и долговременную работу.

Что такое короткое замыкание по простому

Содержание

Что такое короткое замыкание?

Под данным термином принято называть состояние сети, в которой имеет место непредусмотренный нормальной эксплуатацией электрический контакт между точками электроцепи с различными потенциалами. Низкое сопротивление в зоне контакта вызывает резкое увеличение силы тока, превышающее допустимое значение.

Для понимания процесса приведем наглядный пример. Допустим, имеется лампа накаливания мощностью 100 Вт, подключенная к бытовой сети 220 В. Применив Закон Ома, рассчитаем величину тока для нормального режима и короткого замыкания, игнорируя сопротивление источника и электрической проводки.

Электрическая схема нормального режима работы (а) и короткого замыкания (b)

При нормальном режиме работы приведенной выше цепи, электрический ток будет равен 0,45 А (I = P/U = 100/220 ≈ 0,45), а сопротивление нагрузки составит 489 Ом (R = U/A = 220/0,45 ≈ 489).

Теперь рассмотрим изменение параметров цепи при возникновении КЗ. Для этого замкнем цепь между точками А и В выполним соединение при помощи провода с сопротивлением 0,01 Ом. Учитывая свойства электрического тока, он выберет путь с наименьшим сопротивлением, соответственно, Iкз увеличится до 22000 А (I=U/R). Собственно, по этой причине замыкание называется коротким.

Данный пример сильно упрощен, в реальности ток замыкания не поднимется до 2,2 кА, поскольку произойдет падение напряжения на потребителе, согласно второму закону Киргофа: E = I * r + I * R , где I*r  — напряжение на источнике питания, а I * R, соответственно, на потребителе. Поскольку R при замыкании стремится к нулю, то вольтметр в изображенной выше схеме покажет падение напряжения.

Почему короткое замыкание так называется

Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.

Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.

Виды КЗ

Согласно ГОСТ 52735-2007, в энергосетях короткие замыкания принято разделять на несколько видов. Для наглядности ниже представлены схемы различных видов КЗ.

Различные виды КЗ

Обозначения с кратким описанием:

1. 3-х фазное, принятое обозначение – К(З). То есть, происходит электрический контакт между тремя фазами. Это единственный вид замыкания не вызывающий «перекос» фаз, процесс протекает симметрично, что упрощает расчет силы тока КЗ. В тоже время 3-х фазное замыкание представляет наибольшую опасность по факторам тепловых и электродинамических воздействий. В связи с этим, когда производится расчет тока КЗ для трехфазной цепи, как правило, рассматривается данный вид замыкания.

Характерно, что при К(З) наличие контакта с землей не отражается на параметрах процесса.

2. 2-х фазное (K(2)). Данный вид замыкания, как все последующие, относится к несимметричным процессам, вызывающим перекос напряжений в системе. В кабельных линиях электропередач довольно велика вероятность перехода процесса K(2) в К(З), поскольку температура в месте замыкания разрушает изоляцию токоведущих частей.
3. 2-х фазное с землей (K(1,1)). Данный процесс можно наблюдать в системах с заземленной нейтралью.
4. 1-о фазное с землей (K(1)). Этот вид замыкания на практике встречается чаще всего. Характерно, что процесс может возникнуть как в бытовых или промышленных электросетях, так и в запитанном от них оборудовании.
5. Двойное на землю (K(1+1)). То есть, две фазы замыкаются через землю, не имея электрического контакта между собой. Такой вид замыкания возможен в системах с заземленной нейтралью.

Мы привели только пять видов замыканий, которые чаще всего встречаются на практике. С полным списком возможных вариантов и поясняющими схемами можно ознакомиться в приложении 2 к ГОСТу 26522 85.

Вероятность возникновения каждого из рассмотренных выше вариантов приведена в таблице. Как видно из нее чаще всего наблюдаются однофазные короткие замыкания.

Таблица 1. Распределение, составленное по аварийной статистике.

Обозначение КЗ	Процентное соотношение к общему числу (%)
К(З)	5,0
K(2)	10,0
K(1)	65,0
K(1,1) и K(1+1)	20,0

Разобравшись с видами замыканий, рассмотрим, в каких ситуациях они могут возникнуть.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

где

I – сила тока в цепи, А

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Причины возникновения короткого замыкания

Коротит проводка — причины и способы устранения проблемы

Несмотря на то, что этот нежелательный аварийный процесс считается случайным, на его создание могут влиять следующие причины, связанные с некачественным монтажом или неправильной эксплуатацией электрического оборудования (цепей). Вот основные причины появления короткого замыкания:

1. Снижение качества изоляции токоведущих проводников. Это одна из самых распространенных причин перехода сети в режим КЗ, который возникает вследствие пересыхания, механического повреждения или разрушения изоляции между проводниками с разным потенциалом. Чаще всего все перечисленные причины снижения сопротивления изоляции и её разрушения связаны с воздействием на неё вредных факторов, на которые она не рассчитана. Например, при длительном воздействии солнечных лучей на изоляцию, которая боится ультрафиолетового излучения, происходят пересыхание, потрескивание и, как следствие, короткое замыкание.

Нужно отметить! У любой изоляции есть свой срок использования, старение её приводит к аварийным режимам.

2. Изменение физических параметров электрической сети, например, перенапряжение. Такое явление возможно во время грозы, а именно попадания молнии в проводник с током.
3. Неправильная коммутация, ошибки монтажа или укладки кабеля, с несоответствием техническим условиям, заявленным заводом производителем.

Любой электромонтажник или электромонтер не застрахован от ошибочных, неправильных действий при монтаже электропроводки или при выполнении оперативных переключений. В низковольтных цепях такие ошибки менее опасны, чем в высоковольтных цепях с мощными источниками энергии, например, на высоковольтных силовых подстанциях электроснабжения. Даже с современными элементами и устройствами защиты от превышения нагрузок процесс КЗ в силовых высоковольтных цепях опасен не только для оборудования, но и для обслуживающего персонала, из-за появления мощной электрической дуги.

4. Длительная эксплуатация электрического оборудования и линий в режиме перегрузок или в условиях с завышенными температурами окружающей среды. Это приводит к перегреву изоляции между обмотками электрооборудования, значит, происходит снижение сопротивления изоляции, которое в какой-то момент достигает критического значения.

Выполнение монтажа качественными материалами, правильная организация работ в электроустановках, а также своевременное обслуживание, с заменой повреждённых участков линии, снизят риск появления короткого замыкания.

Скачок сетевого напряжения

Стандартное сетевое напряжение для стран СНГ составляет 220-230 вольт. Редко эта норма превышается. В розетке оказывается напряжение 380 вольт и выше. В этом случае должны сработать устройства защиты на подстанции или непосредственно у потребителя. Однако не всегда они находятся в исправном состоянии и по проводам «гуляет» перенапряжение.

Большая разность потенциалов приводит к электрическому пробою изоляции. Процесс начинается с небольшого тока утечки. Впоследствии он возрастает. Место пробоя греется. Затем изоляция в точке повреждения окончательно теряет диэлектрические свойства и происходит полноценное короткое замыкание с образованием электрической дуги.

Перегрев и износ изоляции

Происходит с течением времени и вследствие даже незначительных, но регулярных перепадов температур.

Обычно в таком случае изоляция постепенно из гибкой становится хрупкой – на ней появляются трещины в которых может скапливаться влага или пыль. В случае неблагоприятного стечения обстоятельств это может спровоцировать возникновение КЗ через микродугу, причем это самый тяжелый случай с точки зрения поиска неисправности.

При этом внешне вся проводка выглядит целой, но когда на нее подается напряжение, то со временем выбивает автомат защиты.

Поиск подавляющего большинства неисправностей в электроцепи происходит по принципу проверки «слабых звеньев» — это любые контакты, переходы – все те места, где при монтаже вскрывается наружная изоляция кабеля. Поэтому в скрытой проводке поиск неисправности всегда надо начинать в розетках, коробах и щитках.

Как итог – в этом случае проводится внимательный осмотр проводки – если уже выбивает автомат защиты, то возможно место повреждения изоляции будет подгоревшим и его станет видно. В некоторых случаях приходится устаивать проводке «стресс-тест» – подавая на нее повышенное напряжение. Это достаточно экстремальный способ, ведь по сути приходится провоцировать полноценное короткое замыкание электропроводки, после которого место неисправности видно «невооруженным глазом.

Для скрытой проводки и нахождения микротрещин в изоляции также можно воспользоваться и мегаомметром, но он только покажет наличие КЗ на локализованном участке электроцепи, а место его возникновения определить не сможет.

После того, как находим неисправность, то уже в зависимости от общего состояния проводки надо решать, менять кабель или обойтись восстановлением изоляции посредством изоленты.

Пример работы мегаомметра – на видео:

Проникновение пыли, грязи и влаги из воздуха

Такой вид короткого замыкания распространен в квартирных щитках и распределительных устройствах. На этих участках сети проводка имеет открытые неизолированные части. С течением времени на них осаждается пыль из воздуха. В сухом виде она плохо проводит ток. Однако в воздухе имеется некоторый процент влаги.

Пыль осаживается на клеммные колодки, вводные автоматы и прочие узлы электрического щита. Когда слой грязи становится достаточно толстым, его сопротивление резко снижается и происходит электрический пробой. Многократно усугубить ситуацию способно попадание в электрощиток воды. Например, в случае прорыва трубы или если щит находится под открытым небом, и подвержен влиянию осадков.

Повреждение изоляции грызунами

Это достаточно частое явление в сельской местности, да и в промышленных условиях такие поломки далеко не редкость – мыши прогрызают наружную изоляцию кабелей, затем внутреннюю и замыкают собой фазу с нолем.

Сложность поиска такой неисправности может заключаться в том, что неизвестно где мышь могла облюбовать себе место для «трапезы». Но с другой стороны, обычно место повреждения хорошо заметно, поэтому достаточно поверхностного осмотра провода, хоть и по всей его длине.

Надо учитывать, что здесь не всегда происходит полноценное замыкание – иногда мышь может частично повредить изоляцию и замкнуть провода не напрямую, а через себя. В таком случае велика вероятность найти место повреждения провода по погибшему животному, которого судорога от электрического тока приковывает к перегрызенному проводу. Хотя иногда бывает и такое, что мышь отбрасывает от кабеля, особенно если у нее получается замкнуть провода напрямую и произойдет полноценное короткое замыкание погрызенной проводки.

Молнии и атмосферное электричество

Высокие здания, инженерные сооружения, опоры ЛЭП в обязательном порядке оснащаются заземлением. Одна из его задач — притянуть удар молнии и заряды из атмосферы для дальнейшего их отвода в землю.

Простая система молниезащиты представляет собой железную проволоку или ленту, подключенную между крышей здания, арматурой и землей. Обычно это делается для каждого подъезда в отдельности. Если исключить грозозащиту, то разряд способен попасть в бытовую электросеть. Она не рассчитана на высокие токи и напряжения молнии. При ударе повсеместно будет происходить электрический пробой изоляции. Есть большой риск повреждения защитного слоя высоким напряжением и дальнейшего развития замыкания.

Ошибка человека

Причины, по которым напрямую коротнуло силовую проводку могут быть самыми разнообразными – от банальной невнимательности, которую иногда допускают выполняя монтаж, до аварии вследствие бури или другого стихийного бедствия.

Главное здесь то, что при прямом соприкосновении фазы и ноля всегда происходит скачкообразное повышение силы тока и температуры на токоведущих жилах. В большинстве случаев провода не рассчитаны на то, чтобы выдерживать токи короткого замыкания, поэтому в месте соприкосновения происходит мини-взрыв, вследствие которого выгорает изоляция, а разлетающиеся расплавленные частицы токоведущих жил разносят ее пепел вокруг. В этом случае нет особой проблемы в том, как найти короткое замыкание в проводке – все видно невооруженным глазом – провода оплавлены и все вокруг в саже.

Здесь особо надо учитывать, что сажа, которая покрывает всю прилегающую поверхность, как и пыль, в определенных концентрациях способна проводить электрический ток, поэтому при ликвидации последствий замыкания ее надо тщательно вычищать.

Опасность и последствия

Чтобы понять, какую опасность представляет КЗ, достаточно узнать о возможных последствиях короткого замыкания. Для этого перейдем к краткому перечню, составленному по статистическим данным Ростехнадзора:

• Возникновение возгорания в месте механического соприкосновения неизолированных элементов оборудования или электрической сети часто становится причиной пожара.
• Понижение уровня напряжения электрического тока в зоне замыкания вызовет сбой в работе электрооборудования. О последствиях пониженного напряжения можно подробно узнать в одной из публикаций на нашем сайте.
• Как видно из приведенной выше таблицы 1, на долю симметричных замыканий (К(З)) приходится не более 5%, это означает, что во всех остальных случаях придется иметь дело с сетевой асимметрией, более известной под названием «перекос фаз». Последствия такого режима мы уже рассматривали в более ранней публикации.
• Возникновение различных системных аварий, вызывающих отключение потребителей энергосистемы до устранения короткого замыкания.

Как найти короткое замыкание в проводке

Как правило, поиск замыкания происходит уже после того, как выбило пробки или автоматический выключатель.

Тут есть несколько вариантов:

• внешний осмотр;
• использование специальных приборов;
• исключением;
• по звуку;
• по запаху.

Внешний осмотр при коротком замыкании

Если вы обнаружили, что повреждена изоляция или соприкосновение двух оголенных жил – можете считать, что причина найдена.

Обычно, такие повреждения можно найти в распределительных коробках, выключателях или розетках, где соединяются провода.

Заметили обгорелую оболочку – это и есть неисправность.

Как найти короткое замыкания, используя приборы

Использовать для этого лучше мегаомметр или мультимерт. Они быстро проверят сопротивление в цепи.

Подключите один провод прибора к фазе, а другой к заземлению (к нулю).

Если прибор показывает ноль – проводка в норме. Все, что выше нуля свидетельствует о соприкосновении контактов.

Стоит учесть, что мультиметр имеет маленькое сопротивление, поэтому определить короткое замыкание с его помощью не всегда возможно.

Как найти замыкание методом исключения

Тут все просто, но способ эффективен в случае вины электроприбора.

Когда у вас выбило выключатель, выключите всю технику от электричества.

Затем включите автомат и начинайте подключать каждый из приборов.

Как найти короткое замыкание по звуку и запаху

При замыкании контактов можно услышать потрескивание. Главное иметь хороший слух. По запаху гари пластмассы и легкого дымка вы легко найдете обрыв проводки в доме.

Виды предохранителей и автоматических выключателей

Так как предохранители и автоматические выключатели – это самые распространённые элементы защиты участков цепей от коротких замыканий, то стоит рассмотреть основные виды этой токоограничивающей аппаратуры.

Предохранители делятся на три основные группы, которые отличаются по типу срабатывания:

• с плавкой вставкой;
• электромеханические с повторным взводом путём нажатия кнопки;
• электронные (редко применяемые в быту).

Автоматические выключатели делятся по количеству полюсов:

• однополюсные;
• двухполюсные;
• трёхполюсные.

Подбор данной аппаратуры для отключения напряжения вследствие короткого замыкания связан с величиной напряжения сети, номинальной силой тока и порога срабатывания защиты. В зависимости от назначения электроустановки, конструктивных особенностей, а также местных условий работы, проектировщики выбирают необходимую и максимально эффективную систему защиты от КЗ.

Автоматический выключатель считается более надёжным и быстродействующим элементом защиты от короткого замыкания, нежели предохранитель, даже если автомат включить повторно на цепь с коротким замыканием – это не так опасно для человека, нежели установка предохранителя под нагрузкой и напряжением.

Как предупредить короткое замыкание

Самый простой способ – это соблюдать рекомендации, прописанные в ПУЭ – практически всем записям в этой книге предшествует какая-либо авария либо как минимум нештатная ситуация. Ну а так как заучивать правила скорее всего никто не будет, то хотя бы надо руководствоваться здравым смыслом, который диктует следующее:

• Если проводка старая, то настоятельно рекомендуется ее замена. Если по каким-либо причинам это невозможно, то, как минимум, надо осмотреть контакты розеток и оценить, требуется ли им дополнительная изоляция.
• Если квартиру затопили соседи сверху, то, даже если ничего не замкнуло, это повод пересмотреть скрутки проводов в распределительных коробах – под воздействием влаги липкая сторона изоленты теряет свои свойства.
• Нужна осторожность при вбивании гвоздей в стены – неудачно забитый гвоздь приносит с собой большое количество «головной боли» по замене перебитого провода.

Настоятельно рекомендуется при проведении капитального ремонта составить план электропроводки, а если в каком-либо месте есть скрутки проводов, то обязательно указывать её на схеме – это потенциальное «слабое звено».

Также можно просто сделать фото проводов до того, как они будут спрятаны в стену.

• В частном секторе обязательно надо применять дополнительные меры по защите проводки от крыс и мышей – есть достаточно большое количество найденных домашними электриками способов борьбы с грызунами – это могут быть металлические гофры, промазывание кабелей мастикой и прочие методы.
• Если в розетку приходилось включать мощный прибор, то потом стоит перепроверить, не подгорели ли контакты и состояние изоляции.

Пример поиска короткого замыкания специальным прибором — на видео:

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

• Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
• Автоматические выключатели.
• Стабилизаторы напряжения.
• Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

• Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
• Понижающими трансформаторами.
• Распараллеливанием цепей.
• Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Профилактика КЗ

Выполнить профилактические действия безопаснее, надежнее и дешевле, чем восстанавливать проводку после КЗ. Периодически нужно проверять розетки. Если они начинают искрить, нужно их ремонтировать или менять. Если производилась частичная замена проводки, следует проверять надежность мест соединения, целостность изоляционного слоя.

Раз в несколько месяцев следует проверять источники света, осветительную сеть и силовые провода. Короткое замыкание может возникать со временем. Выявить его можно по изменению цвета устройств или их плавлению. В квартире обязательно должны стоять автоматические выключатели. На мощные электроприборы ставятся отдельные средства защиты, которые должны сработать при аварийной ситуации.

При самостоятельном проведении монтажа электропроводки важно правильно рассчитывать сечение кабеля. Если оно не способно выдержать мощность всех подключаемых приборов, будет происходить перегрузка, приводящая к короткому замыканию. Кабели не должны укладываться тесно друг с другом – это может привести к повреждению защитного слоя. Также при соединении надо правильно выбрать способ создания контакта и приобрести заранее необходимое оборудование. Нельзя соединять провода методом скрутки.

Если надо сверлить стену, следует проверить место самодельным металлоискателем или изучить схему электропроводки. Таким образом можно обнаружить кабель скрытой проводки, который мастер мог бы случайно повредить.

Видео по теме

Источники

• https://www.asutpp.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie.html
• https://RozetkaOnline.ru/poleznie-stati-o-rozetkah-i-vikluchateliah/item/163-chto-takoe-korotkoe-zamykanie-po-prostomu
• https://www.RusElectronic.com/korotkoje-zamykanije/
• https://amperof.ru/teoriya/korotkoe-zamykanie. html
• https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/korotkoe-zamykanie.html
• https://YaElectrik.ru/elektroprovodka/zamykanie-elektroprovodki
• http://dom-dacha-svoimi-rukami.ru/elektrichestvo/korotkoe-zamykanie-v-dome.html
• https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/kak-proverit-elektroprovodku-v-kvartire-na-korotkoe-zamykanie/
• https://www.asutpp.ru/kak-nayti-korotkoe-zamykanie.html

Режимы холостого хода и короткого замыкания

При = ∞ ток в цепи будет равен нулю. Этот режим соответствует размыканию цепи. Режим электрической цепи, при котором = 0, называется режимом холостого хода. При режиме холостого хода .

Режим электрической цепи, при котором накоротко замкнут участок внешней цепи ( =0), в связи с чем напряжение на этом участке равно 0, называется режимом короткого замыкания.

При , а . Ток называется током короткого замыкания. Короткие замыкания в электрических цепях нежелательны, т. к. токи короткого замыкания во много раз превышают номинальные величины. Это приводит к порче электрических установок и источников электрической энергии.

Для облегчения расчета составляется схема замещения электрической цепи, т.е. схема, отражающая свойства цепи при определенных условиях. На схеме замещения изображают все элементы, влиянием которых нельзя пренебречь, и указывают электрические соединения между ними.

Элементы электрических цепей бывают пассивными и активными. Элементы цепи, в которых электрическая энергия преобразуется в тепло, называются пассивными. Они характеризуются сопротивлением (рисунок 2а) ли проводимостью .

Элементы электрической цепи, в которых преобразование энергии осуществляется при наличии ЭДС, называются

активными. Они характеризуются величинами ЭДС и внутренним сопротивлением .

Если << , то сопротивлением источника r можно пренебречь, т.е. положить

= 0. Тогда и .Такой источник энергии называют источником ЭДС (источником напряжения) (рисунок 2б).

Рисунок 2. Источник ЭДС

В некоторых случаях, источник электрической энергии заменяют другой эквивалентной схемой, где вместо ЭДС источник характеризуется его током короткого замыкания (КЗ) , а вместо внутреннего сопротивления r в схему вводится внутренняя проводимость (рисунок 3а).

Рисунок 3. Схема представлена в виде источника тока КЗ и проводимостей

Возможность такой замены доказывается, если уравнение поделить на сопротивление , то: , где ; — ток КЗ источника; — ток приемника; – проводимость приемника. .

Если внутреннее сопротивление >> , то >> и можно положить, что = 0 (рисунок 3б). В этом случае = = .

Такой источник с неизменным током, не зависящим от внешнего сопротивления , называется источником тока.

Таким образом, один и тот же источник электрической энергии может быть заменен в расчетной схеме источником ЭДС или источником тока.

Для проведения расчетов электрических цепей сначала необходимо принципиальную электрическую схему преобразовать в схему замещения, в которой отсутствуют элементы, не влияющие на режим работы схемы.

Используя конкретную принципиальную схему (рисунок 4а), составим схему замещения (рисунок 4б).

Рисунок 4. Принципиальная схема устройства и ее схема замещения

В принципиальной схеме: Г – генератор электрической энергии, Пр – предохранители, Л – линия электропередачи, П₁ – потребитель 1, П₂ – потребитель 2, К – ключ, Р – рубильник, В – выключатель.

Элементами, не влияющими на режим работы схемы, являются все амперметры и вольтметры, все коммутирующие элементы и предохранители. Они не влияют на результаты расчета и поэтому в схеме замещения отсутствуют.

В схеме замещения (рисунок 4б) генератор представлен источником ЭДС и внутренним сопротивлением . Линия Л представлена сопротивлением , а потребители П₁и П₂ представлены соответственно сопротивлениями и . Участок, вдоль которого течет один и тот же ток, называется ветвью электрической цепи. Место соединения ветвей называется

узлом электрической цепи. Ветви, не содержащие источников электрической цепи, называются пассивными, а ветви, в которые входят источники, называются активными.

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. На схеме замещения таких контуров три: 1 – 2 – 5 – 6 — 1; 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 — 1;

2 – 3 – 4 – 5 — 2.

На схеме замещения стрелками отмечаются положительные направления ЭДС, напряжений и токов. ЭДС направлена от отрицательного зажима к положительному зажиму (так же как и ток).

Положительное направление напряжения на участке цепи совпадает с направлением тока: от точки большего потенциала к точке меньшего потенциала.

Основная цель расчета электрической цепи заключается в определении токов в ее ветвях. Зная токи, нетрудно найти напряжения и мощности ветвей и отдельных элементов цепи.

Для расчета электрических цепей наряду с законами Ома применяются два закона Кирхгофа, являющиеся следствиями закона сохранения энергии.

Схема короткого замыкания: полное руководство

Знания

Знайте все о схеме короткого замыкания

В современном электронном мире мы часто слышим, как люди используют термин «короткое замыкание», но что он означает? В этой статье мы дадим определение коротким замыканиям, обсудим их причины, а также покажем, как рисовать их диаграммы.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание — это электрическая цепь, в которой ток между двумя узлами проходит по непреднамеренному пути с очень низким сопротивлением или без сопротивления. Обычно это происходит, когда между двумя точками цепи образуется случайное прямое соединение.

Это приводит к бесперебойному перетеканию большого количества электрической энергии из одного конца в другой, что нагревает провод и блок питания. Тепло расплавляет изоляцию и может нанести ущерб окружающей среде.

Опасности короткого замыкания

При расплавлении изоляции и соприкосновении проводов высока вероятность возгорания, взрыва или выброса вредных химических веществ из аккумуляторов и элементов. Мало того, короткое замыкание очень фатально. В поисках короткого пути ток может проходить и по телу человека (пальцы, руки и т. д. при включении выключателя).

Причины коротких замыканий

Вы можете предотвратить упомянутые выше опасности короткого замыкания, изучив его причины и противодействуя им. К короткому замыканию может привести несколько причин, но наиболее распространенными из них являются:

1. Неисправность изоляции провода цепи: Если изоляция провода старая и повреждена, это может привести к соприкосновению горячего и нейтрального проводов, что может вызвать короткое замыкание. Изношенные провода и неизолированные скобы, гвозди и шурупы также являются причиной коротких замыканий. Кроме того, животные, такие как мыши или крысы, могут перегрызть провода и подвергнуть внутренние проводники проводов повторному короткому замыканию.
2. Неисправность проводки устройства: Еще одна причина коротких замыканий – неисправная проводка приборов. Часто в старых приборах происходит короткое замыкание в вилке, шнуре питания или электропроводке прибора. Когда прибор подключен к сети, он становится продолжением цепи. Таким образом, любые проблемы с проводкой прибора становятся проблемами схемы.
3. Ослабленные соединения проводов: Соединение между проводами может ослабнуть, что может привести к соприкосновению нейтральных и токоведущих проводов, что приведет к короткому замыканию.

Универсальное программное обеспечение для построения диаграмм

Создавайте более 280 типов диаграмм без особых усилий

Легко начинайте строить диаграммы с помощью различных шаблонов и символов

• Превосходная совместимость файлов: Импорт и экспорт чертежей в файлы различных форматов, например Visio
• Кроссплатформенная поддержка (Windows, Mac, Linux, Интернет)

ПОПРОБУЙТЕ БЕСПЛАТНО

Безопасность подтверждена | Переключиться на Mac >>

ПОПРОБУЙТЕ БЕСПЛАТНО

Безопасность подтверждена | Перейти на Linux >>

ПОПРОБУЙТЕ БЕСПЛАТНО

Безопасность подтверждена | Переключиться на Windows >>

Замкнутые, открытые и короткие цепи

Помимо коротких замыканий, есть еще две важные цепи: замкнутые цепи и разомкнутые цепи.

Замкнутые цепи

Замкнутая цепь — это тип цепи, которая имеет полное соединение, и ток течет по ней в виде петли. Например, когда лампочка соединена с двумя концами ячейки металлическими проводами, лампочка светится. Это означает, что цепь замкнута.

Открытые цепи

С другой стороны, разомкнутая цепь не имеет полного соединения, и ток по ней не протекает. Если провод оборван или выключатель разомкнут, лампочка не будет светиться в приведенном выше примере. Это означает, что цепь разомкнута.

Изучите несколько распространенных примеров электрических цепей.

Разница между замкнутым, разомкнутым и коротким замыканием

	Замкнутая цепь	Обрыв цепи	Короткое замыкание
Соединение проводов	Внутреннее подключение	Внешне отключен	Внешнее подключение
Поток тока	Ток течет в петле	Нет потока тока	Нет потока тока
Сопротивление	Р = 0	Р = ∞	Р = 0

Как нарисовать схему короткого замыкания?

Рисование схем коротких замыканий — простая, но немного сложная задача. Есть два способа, которыми вы можете это сделать. Вы можете нарисовать эти диаграммы вручную или использовать программное обеспечение, ориентированное на потребителя, такое как EdrawMax.

1. Вручную

Начертить схему короткого замыкания от руки очень просто. Просто следуйте инструкциям ниже.

Шаг 1: Выберите нужные символы схемы.

Шаг 2: Возьмите ручку и лист бумаги.

Шаг 3: Начните с правильного размещения символов. Нарисуйте ячейку с левой стороны и резистор с правой стороны, чтобы сделать короткое замыкание.

Шаг 4: Теперь все, что вам нужно сделать, это провести прямые линии для соединения.

Вот как должна выглядеть ваша схема.

Шаг 5: Покажите течение тока и подпишите схему.

Ваша схема короткого замыкания готова!

2. Используйте EdrawMax

Вы также можете использовать EdrawMax , чтобы сделать схему короткого замыкания. Это упрощает и ускоряет вашу задачу. Следуйте инструкциям ниже, чтобы создать короткое замыкание.

Шаг 1: Запустите EdrawMax.

Шаг 2: На панели «Базовая схема» в левой части экрана прокрутите вниз и щелкните «Электротехника» .

Шаг 3: В верхней части экрана вам будут предложены различные варианты. Нажмите на Basic Electrical .

Шаг 4: Нажмите на + 9Знак 0031, чтобы открыть холст.

Шаг 5: На панели Basic Electrical Symbols нарисуйте требуемую схему.

Шаг 6: Перейдите в меню «Файл» и нажмите «Сохранить как », чтобы сохранить рисунок в любом месте на вашем компьютере. Вы также можете нажать Ctrl+S, чтобы сохранить свою работу.

Используйте EdrawMax для создания принципиальных схем

Короткие замыкания , как правило, очень опасны, поскольку они могут привести к материальному ущербу и, что более важно, к человеческой жизни. Для этого важно заботиться о них. В схемотехнике не должно быть неправильных соединений или каких-либо других ошибок.

Чтобы ваша схема была правильной и функциональной, лучше всего создать ее заранее. Вот тут и приходит на помощь EdrawMax . Используйте его для создания и оценки вашей схемы. Это оставит небольшой или почти нулевой шанс каких-либо сбоев во время практического применения.

Итак, вперед, работайте!

Связанные статьи

Схематическая диаграмма Схема подключения дверного звонка: полное руководство Схема подключения реле: полное руководство Схема потолочного вентилятора: полное руководство Схема подключения Cat5: полное руководство

Короткое замыкание и перегрузка

При работе электросетей и машин возникают различные неисправности. Короткое замыкание и перегрузка являются наиболее опасными неисправностями в энергосистеме. Они изменяют структуру цепи, вызывают изменения в распределении мощности, вызывают потери энергии, нарушают стабильность энергосистемы и влияют на нормальную работу электрооборудования. Хотя эти два явления имеют сходство, они различны. Ниже мы узнаем больше о коротком замыкании и перегрузке и сравним их различия.

Аюань

Разница между коротким замыканием и перегрузкой

Ниже вы можете увидеть разницу между коротким замыканием и перегрузкой.

Определение

Основное различие между коротким замыканием и перегрузкой заключается в определении. Перегрузка относится к ситуации, когда ток электрической нагрузки превышает его номинальное значение в течение длительного времени. Короткое замыкание относится к случайному или преднамеренному токопроводящему пути между двумя или более токопроводящими компонентами, в результате чего разность потенциалов между этими токопроводящими компонентами становится равной или близкой к нулю.

Другие определения короткого замыкания:

• Нежелательное низкоомное соединение между двумя точками цепи.
• Неисправность цепи.
• Это происходит, когда цепь создается между положительным и отрицательным полюсами батареи, источника питания или цепи.
• Что происходит, когда горячий провод и нейтральный провод касаются друг друга.
• Случайное соединение между двумя точками в цепи, например, веткой дерева или животным, соединяющим разрыв между двумя проводниками.

Другие определения перегрузки:

Электрическая перегрузка – это вид перегрузки по току, когда ток по проводу или цепи превышает его мощность, что приводит к перегреву, а также возникает опасность возгорания или повреждения оборудования.

Уровень напряжения

Для любого конечного тока, протекающего через короткое замыкание, напряжение на коротком замыкании равно нулю. На принципиальной схеме короткое замыкание изображается идеальным проводом с нулевым сопротивлением. В случае перегрузки напряжение может быть очень низким, но не нулевым.

Уровень тока

Максимальное значение тока короткого замыкания напрямую связано с размером и мощностью источника питания и не имеет ничего общего с током нагрузки цепи, защищенным защитным устройством. Чем больше мощность источника питания, тем больше ток короткого замыкания. Ток перегрузки напрямую зависит от мощности нагрузки. Поэтому уровень тока короткого замыкания намного выше, чем ток перегрузки. Короткое замыкание кратно номинальному току. Перегрузка близка к номинальному току.

Опасность

Короткое замыкание более опасно, чем перегрузка. Потому что текущий уровень выше. В приложениях с высоким напряжением короткие замыкания чрезвычайно опасны. Передача энергии происходит быстро при коротком замыкании и медленно при перегрузке.

Причина

Благодаря тщательному проектированию системы и оборудования, а также правильной установке и техническому обслуживанию энергосистема должна максимально избегать коротких замыканий и перегрузок. Однако даже при соблюдении этих мер предосторожности короткие замыкания и перегрузки все равно случаются.

Причины короткого замыкания:

• В оборудовании есть вредители и грызуны.
• Плохое соединение.
• Скачок напряжения.
• Износ изоляции.
• Накопление влаги, пыли, бетонного сока и загрязнений.
• Проникновение металлических или проводящих предметов, таких как рыболовные ремни, инструменты, отбойные молотки или погрузчики.

Некоторые причины перегрузки:

1) Чрезмерная нагрузка потребителя.

2)Неисправные электроприборы.

3) Плохая проводка и заземление.

4) Неправильное использование.

Защитное устройство

Необходимо быстро устранять короткие замыкания и перегрузки в энергосистеме. Это работа устройства защиты цепи. Для этого защитное устройство должно иметь возможность прерывать максимальный ток, который может протекать в месте расположения оборудования.

Предохранители и автоматические выключатели могут защитить систему от перегрузки и короткого замыкания. Тепловые реле перегрузки могут только предотвратить перегрузку. Магнитные автоматические выключатели могут защитить только от коротких замыканий.

В результате

Когда в системе питания происходит короткое замыкание, происходит несколько вещей — все они плохие:

• В положении короткого замыкания может возникнуть искрение и возгорание.
• Ток короткого замыкания течет от различных источников питания к месту короткого замыкания.
• Все компоненты, проводящие ток короткого замыкания, подвержены тепловым и механическим нагрузкам.
• Падение напряжения в системе пропорционально величине тока короткого замыкания.

Последствия перегрузки:

• Остаточный ток, вызванный проблемами изоляции линии, увеличивает энергопотребление.
• Прямой контакт с поврежденными проводами может привести к несчастным случаям.
• Непрерывная перегрузка может вызвать короткое замыкание.

Рассчитать

В промышленных и коммерческих энергосистемах расчет тока короткого замыкания необходим для выбора соответствующих защитных устройств и оборудования. В настоящее время энергосистема имеет более крупный силовой блок и предъявляет повышенные требования к безопасности и надежности. При расчете коротких замыканий необходимо учитывать множество параметров. Поэтому расчет короткого замыкания не прост и должен выполняться тщательно.

Реакция защитного устройства

Защитное устройство очень быстро реагирует на короткое замыкание. Однако время открытия устройства защиты от перегрузки будет отложено. Быстрое срабатывание необходимо для защиты от короткого замыкания.

Перегрузка вызовет термическое отключение, а короткое замыкание вызовет электромагнитное отключение устройства защиты.

Его следует выключать только тогда, когда тепло, выделяемое при перегрузке, превышает заданный предел.